城镇燃气设计规范

城乡燃气设计规范GB50028-20231．0．1提出使城乡燃气工程设计符合安全生产、保证供应、经济合理、保护环境的规定，这是结合城乡燃气特点提出的。由于燃气是公用的，它具有压力，又具有易燃易爆和有毒等特性，所以强调安全生产是非常必要的。保证供应这个规定是与安全生产密切联系的。规定城乡燃气在质量上要达成一定的质量指标，同时，在量的方面要能满足任何情况下的需要，做到连续、稳定的供气，满足用户的规定。1．0．2本规范合用范围明确为“城乡燃气工程”。所谓城乡燃气，是指城市、乡镇或居民点中，从地区性的气源点，通过输配系统供应居民生活、商业、工业公司生产、采暖通风和空调等各类用户公用性质的，且符合本规范燃气质量规定的气体燃料。1．0．3积极采用行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备，早日改变城乡燃气落后面貌，把我国建设成为社会主义的现代化强国，需要在设计方面加以强调，故作此项规定。1．0．4城乡燃气工程牵涉到城市能源、环保、消防等的全面布局，城乡燃气管道、设备建设后，也不应容易更换，应有一个通过全面系统考虑过的城乡燃气规划作指导。使当前建设不致于盲目进行，避免此后的不合理或浪费。因而提出应遵循能源政策，根据城乡总体规划进行设计，并应与城乡能源规划、环保规划、消防规划等相结合。

前言根据建设部建标[2023]87号文的规定，由建设部负责主编，具体由中国市政工程华北设计研究院会同有关单位共同对《城乡燃气设计规范》GB50028-93进行了修订，经建设部2023年7月12日以中华人民共和国建设部公告第451号批准发布。为便于广大设计、施工、科研、学校等有关单位人员在使用本规范时能对的理解和执行条文规定，《城乡燃气设计规范》编制组根据建设部关于编制工程标准、条文说明的统一规定，按《城乡燃气设计规范》的章、节、条的顺序，编制了本条文说明，供本规范使用者参考。在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见函寄：天津市气象台路，中国市政工程华北设计研究院城乡燃气设计规范国家标准管理组(邮政编码：300074)。1总则2术语本章所列术语，其定义及范围，仅合用于本规范。3用气量和燃气质量3.1

用气量3.1.1

供气原则是一项与很多重大设计原则有关联的复杂问题，它不仅涉及到国家的能源政策，并且和本地具体情况、条件密切有关。从我国已有煤气供应的城市来看，例如在供应工业和民用用气的比例上就有很大的不同。工业和民用用气的比例是受城市发展涉及燃料资源分派、环境保护和市场经济等多因素影响形成的，不能简朴作出统一的规定。故本规范对供气原则不作硬性规定。在拟定气量分派时，一般应优先发展民用用气，同时也要发展一部分工业用气，两者要兼顾，这样做有助于提高气源厂的效益，减少储气容积，减轻高峰负荷，增长售气收费，有助于节假日负荷的调度平衡等。那种把城乡燃气单纯地当作是民用用气是片面的。采暖通风和空调用气量，在气源充足的条件下，可酌情纳入。燃气汽车用气量仅指以天然气和液化石油气为气源时才考虑纳入。其他气量中重要涉及了两部分内容：一部分是管网的漏损量；另一部分是因发展过程中出现没有预见到的新情况而超过了原计算的设计供气量。其他气量中的前一部分是有规律可循的，可以从调查记录资料中得出参考性的指标数据；后一部分则当前还难掌握其规律，暂不能作出规定。3.1.3

居民生活和商业的用气量指标，应根据本地居民生活和商业用气量的记录数据分析拟定。这样做更加切合本地的实际情况，由于燃气已普及，故一般均具有了记录的条件。对居民用户调查时：1

要区分用户有无集中采暖设备。有集中采暖设备的用户一般比无集中采暖设备用户的用气量要高一些，这是由于尤集中采暖设备的用户在采暖期采用煤火炉采暖兼烧水、做饭，因而减少了燃气用量。一般每年差10%～20％，这种差别在采暖期比较长的城市表现得尤为明显；2

一般瓶装液化石油气居民用户比管道供燃气的居民用户用气量指标要低10%～15%；3

根据调研表白，居民用户用气量指标增长是非常缓慢的，个别尚有下降的情况，平均每年的增长率小于1％，因而在取用气量指标时，不必对此后发展考虑过多而加大用气量指标。3.2

燃气质量3.2.1

城乡燃气是供应城乡居民生活、商业、工业公司生产、采暖通风和空调等做燃料用的，在燃气的输配、储存和应用的过程中，为了保证城乡燃气系统和用户的安全，减少腐蚀、堵塞和损失，减少对环境的污染和保障系统的经济合理性，规定城乡燃气具有一定的质量指标并保持其质量的相对稳定是非常重要的基础条件。为保证燃气用品在其允许的适应范围内工作，并提高燃气的标准化水平，便于用户对各种不同燃具的选用和维修，便于燃气用品产品的国内外流通等，各地供应的城乡燃气(应按基准气分类)的发热量和组分应相对稳定，偏离基准气的波动范围不应超过燃气用品适应性的允许范围，也就是要符合城乡燃气互换的规定。具体波动范围，根据燃气类别宜按现行的国家标准《城市燃气分类》GB／T13611的规定采用并应适当留有余地。现行的国家标准《城市燃气分类》GB／T13611。详见表1(华白数按燃气高发热量计算)。以常见的天然气10T和12T为例(相称于国际联盟标准的

L类和H类)，其成分重要由甲烷和少量惰性气体组成，燃烧特性比较类似，一般可用单一参数(华白数)鉴定其互换性。表1中所列华白数的范围是指GB／T13611-92规定的最大允许波动范围，但作为商品天然气供应作城乡燃气时，应适当留有余地，参考英国规定。是留有3%～5%的余量，则10T和12T作城乡燃气商品气时华白数波动范围如表2，可作为拟定商品气波动范围的参考。表1GB／T13611-92城市燃气的分类(干,0℃,101.3kPa)类别华白数w，MJ／m3(kcal／m3)燃烧势CP标准范围标准范用人工煤气5R22.7(5430)21.1(5050)～24.3(5810)9455～966R27.1(6470)25.2(6017)～29.0(6923)10863～1107R32.7(7800)30.4(7254)～34.9(8346)12172～128天然气4T18.O(4300)16.7(3999)～19.3(4601)2522～576T26.4(6300)2d.5(5859)～28.2(6741)2925～6510T43.8(10451)41.2(9832)～47.3(11291)3331～3412T53.5(12768)48.1(11495)～57.8(13796)4036～8813T56.5(13500)54.3(12960)～58.8(14040)4140～94液化石油气19Y81.2(19387)76.9(18379)～92.7(22152)4842～4920Y84.2(20233)76.9(18379)～92.7(22152)4642～4922Y92.7(22152)76.9(18379)～92.7(22152)4242～49注：6T为液化石油气混空气，燃烧特性接近天然气。表210T和12T天然气华白数波动范围(MJ／m3)类别标准(基准气)GB／T13611—92范围城乡燃气商品气范围10T43.841.2～47.3

-5.94%～+8%42.49～45.99-3%～+5%12T53.548.1～57.8-10.1％～+8％50.83～56.18-5％～+5％

3.2.2

本条对作为城乡燃气且已有产品标准的燃气引用了现行的国家标准，并根据城乡燃气规定作了适当补充；对目前尚无产品标准的燃气提出了质量安全指标规定。1

天然气的质量技术指标国家现行标准《天然气》GB17820-1999的一类气或二类气的规定，详见表3。表3

天然气的技术指标项目一类二类三类实验办法高位发热量,MJ／m3>31.4GB／T11062总硫(以硫计)，mg／m3≤100≤200≤460GB／T11061硫化氧，mg／m3≤6≤204460GB／T11060.1二氧化碳，％(体积分数)≤3.OGB／T13610水露点，℃在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5℃GB／T17283注：1

标准中气体体积的标准参比条件是101.325kPa.20℃；2

取样办法按GB／T13609。本规范历史上对燃气中硫化氢的规定为小于或等于20mg／m3，因而符合二类气的规定是允许的；但考虑到此后户内燃气管的暗装等规定，进一步减少H2S含量以减少腐蚀，也是适宜的。故在此提出应符合一类气或二类气的规定；应补充说明的是：一类或二类天然气对二氧化碳的规定为小于或等于3％(体积分数)，作为燃料用的城乡燃气对这一指标规定是不高的，其含量应根据天然气的类别而定，例如对10T天然气，二氧化碳加氮等惰性气体之和不应大于14％，故本款对惰性气体含量未作硬性规定。对于含惰性气体较多、发热量较低的天然气，供需双方可在协议中另行规定。3

人工煤气的质量技术指标中关于通过电捕焦油器时氧含量指标和规模较小的人工煤气工程煤气发热量等需要适当放宽的问题，于正在进行修订中的《人工煤气》GB13621标准中表达。故本规范在此采用引用该标准。4

采用液化石油气与空气的混合气做主气源时，液化石油气的体积分数应高于其爆炸上限的2倍(例如液化石油气爆炸上限如按10％计，则液化石油气与空气的混合气做主气源时，液化石油气的体积分数应高于20%)，以保证安全，这是根据原苏联建筑法规的规定制定的。3.2.3

本条规定r燃气具有臭味的必要及其标准。1

关于空气一燃气中臭味“应能察觉”的含义“应能察觉”与空气中的臭味强度和人的嗅觉能力有关。臭味的强度等级国际上燃气行业一般采用Sales等级，是按嗅觉的下列浓度分级的：0级——没有臭味；0.5级——极微小的臭味(可感点的开端)；1级——弱臭味；2级——臭味一般，可由一个身体健康状况正常且嗅觉能力一般的人辨认，相称于报警或安全浓度；3级——臭味强；4级——臭味非常强；5级——最强烈的臭味，是感觉的最高极限。超过这一级，嗅觉上臭味不再有增强的感觉。“应能察觉”的含义是指嗅觉能力一般的正常人，在空气一燃气混合物臭味强度达成2级时，应能察觉空气中存在燃气。2

对无毒燃气加臭剂的最小用量标准美国和西欧等国，对无毒燃气(如天然气、气态液化石油气)的加臭剂用量，均规定在无毒燃气泄漏到空气中，达成爆炸下限的20%时，应能察觉。故本规范也采用这个规定。在拟定加臭剂用量时，还应结合本地燃气的具体情况和采用加臭剂种类等因素，有条件时，宜通过实验拟定。据国外资料介绍，空气中的四氢噻吩(THT)为0.08mg/m3时，可达成臭味强度2级的报警浓度。以爆炸下限为5%的天然气为例，则5%×20%＝1%，相称于在天然气中应加

THT8mg／m3，这是一个理论值。实际加入量应考虑管道长度、材质、腐蚀情况和天然气成分等因素，取理论值的2～3倍。以下是国外几个国家天然气加臭剂量的有关规定：1)

比利时加臭剂为四氢噻吩(THT)18～20mg／m32)法国加臭剂为四氢噻吩(THT)低热值天然气

20mg／m3高热值天然气

25mg／m3当燃气中硫醇总量大于5mg／m3时，可以不加臭。3)德国加臭剂为四氢噻吩(THT)17.5mg／m3加臭剂为硫醇(TBH)4～9mg／m34)荷兰加臭剂为四氢噻吩(THT)18mg／m3据资料介绍，北京市天然气公司、齐齐哈尔市天然气公司也采用四氢噻吩(THT)作为加臭剂，加入量北京为18rag／m3，齐齐哈尔为16～20mg／m3。根据上述国内外加臭剂用量情况，对于爆炸下限为5%的天然气，取加臭剂用量不宜小于20mg／m3。并以此作为推论，当不具有实验条件时，对于几种常见的无毒燃气，在空气中达成爆炸下限的20％时应能察觉的加臭用量，不宜小于表4的规定，可做拟定加臭剂用量的参考。表4

几种常见的无毒燃气的加臭剂用量燃气种类加臭剂用量(mg/m3)天然气(天然气在空气中的爆炸下限为5％)20液化石油气(C3和C4各占一半)50液化石油气与空气的混合气

(液化石油气：空气=50：50；液化石油气成分为C3和C4各占一半)25

注：1

本表加臭剂按四氧噻吩计。2

当燃气成分与本表比例不同时，可根据燃气在空气中的爆炸下限，对比爆炸下限为5％的天然气的加臭剂用量，按反比计算出燃气所需加臭剂用量。3

对有毒燃气加臭剂的最少用量标准有毒燃气一般指含CO的可燃气体。CO对人体毒性极大，一旦漏入空气中，尚未达成爆炸下限20％时，人体早就中毒，故对有毒燃气，应按在空气中达成对人体允许的有害浓度之时应能察觉来拟定加臭剂用量。关于人体允许的有害浓度的含义，根据“一氧化碳对人体影响”的研究，其影响取决于空气中CO含量、吸气连续时问和呼吸的强度。为了防止中毒死亡，必须采用措施保证在人体血液中决不能使碳氧血红蛋白浓度达成65％，因此，在相称长的时间内吸人的空气中CO浓度不能达成0.1％。当然这个标准是一个极限限度，空气中CO浓度也不应升高到足以使人产生严重症状才发现，因而空气中CO报警标准的选取应比0.1％低很多，以保证留有安全余量。具有CO的燃气漏入室内，室内空气中CO浓度的增长是逐步累计的，但其增长开始时快而后逐步变缓，最后室内空气中

CO浓度趋向于一个最大值X，并可用下式表达：

式中V——漏出的燃气体积(m3／h)；K——燃气中CO含量(％)(体积分数)；J——房间的容积(m3)。此式是在时间t→∞，自然换气次数n＝1的条件下导出的。相应于每一个最大值X，有一个人体血液中碳氧血红蛋白浓度值，其关系详见表5。表5

空气中不同的CO含量与血液中最大的碳氧血红蛋白浓度的关系空气中CO含量X(％)(体积分数)血液中最大的碳氧血红蛋白浓度(％)，对人影响0.167致命界线0.0550严重症状0.02533较重症状0.01825中档症状0.0117轻度症状德、法和英等发达国家，对有毒燃气的加臭剂用量，均规定为在空气中一氧化碳含量达成0.025％(体积分数)时，臭味强度应达成2级.以便嗅觉能力一般的正常人能察觉空气中存在燃气。从表5可以看到，采用空气中CO含量0.025％为标准，达成平衡时人体血液中碳氧血红蛋白最高只能到33％，对人一般只能产生头痛、视力模糊、恶心等，不会产生严重症状。据此可理解为，空气中CO含量0.025%作为燃气加臭理论的“允许的有害浓度”标准，在实际操作运营中，还应留有安全余量，本规范推荐采用0.02％。一般具有CO的人工煤气未经深度净化时，自身就有臭味，是否应补充加臭，有条件时，宜通过实验拟定。3.2.4

本条1～4款对加臭剂的规定是按美国联邦法规第49号192部分和美国联邦标准ANSI／ASMEB31.8规定等效采用的。其中“加臭剂不应对人体有害”是指按本规范第3.2.3条规定加人微量加臭剂到燃气中后不应对人体有害。4.1一般规定4.1.1本章节内容属人工制气气源，其工艺是成熟的，运营安全可靠，所采用的炉型有焦炉、直立炉、煤气发生炉、两段煤气发生炉、水煤气发生炉、两段水煤气发生炉、流化床水煤气炉与三筒式重油裂解炉、二筒式轻油裂解炉等。国内外虽尚有新的工艺、新的炉型，但由于在国内城乡燃气方面尚未普遍应用，因此未在本规范中编写此类内容。4.1.2本条文规定了炉型选择原则。目前我国人工制气厂有大、中、小规模70余家，大都由上述某单一炉型或多种炉型互相配合组成。其中小气源厂制气规模为10×104～5×105m3／d，有的大型气源厂制气规模达成5×105～10×105m3／d以上。各制气炉型的选择，重要应根据制气原料的品种：如取得合格的炼焦煤，且冶金焦有销路，则选择焦炉作制气炉型；当取得气煤或肥气煤时，则采用直立炉作为制气炉型，副产气焦，一般作为煤气发生炉、水煤气发生炉的原料生产低热值煤气供直立炉加热和调峰用；其他炉型选择条件，可详见本章有关条文。焦炉及煤气发生炉的工艺设计，除本章内结合城乡燃气设计特点重点列出的条文以外，还可参照《炼焦土艺设计技术规定》YB9069—96及《发生炉煤气站设计规范》GB50195—94。4.1.3附录A是根据《建筑设计防火规范》GBJ16—97、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—92和制气生产工艺特殊规定编制的。4.2煤的干馏制气4.2.1本条提出了煤干馏炉煤的质量规定。1直立炉装炉煤的坩埚膨胀序数，葛金指数等指标规定的理由：因直立炉是连续干馏制气炉型，它的装炉煤规定与焦炉有所不同。装炉煤的粘结性和结焦性的化验指标习惯上均采用国际上通用的指标。在坩埚膨胀序数和葛金指数方面，从我国各直立炉煤气厂几十年的生产经验来看，装炉煤的坩埚膨胀序数以在“～4”之间为好，特别是“3～4”时更合用于直立炉的生产。此时煤斤行速正常、操作顺利，生产的焦炭块度大小适当。其中块度为25～50mm的焦炭较多。但煤的粘结性和结焦性所表达的内容尚有所不同，故还必须得到煤的葛金指数。葛金指数中A、B、C型表白是不粘结或粘结性差的，所产焦块松碎。这种煤装人炉内将使生产操作不正常，容易脱煤，甚至导致炉子爆炸的恶性事故。某煤气厂就因此发生过事故，死伤数人。其重要因素就是煤不合规定(当时使用的重要煤种是阜新煤，其坩埚膨胀序数为葛金指数为B，颗粒小于10mm的煤占重量的80％以上)。因此，对连续式直立炉的装炉煤的质量指标作本条规定。葛金指数必须在F～G1的范围，以保证直立炉的安全生产。通过十余年的运营管理与科学研究，通过排焦机械装置的改善，可以扩大直立炉使用的煤种，生产焦炭新品种。鞍山热能研究所与大连煤气公司、大同矿务局与杨树浦煤气厂在不同时间，不同地点相继对弱粘结性的大同煤块在直立炉中作了多次成功的实验，炼制出合格的高质量铁合金焦。因此对炼制铁合金焦时的直立炉装炉煤质安全指标在注中明确煤种可选用弱粘结煤，但煤的粒度应为15～50mm块煤。灰分含量应小于10％，并具有热橡定性大于60％的煤种。目前大同矿务局连续直立式炭化炉，采用大同煤块炼制优质铁合金焦，运营良好。直立炉的装炉煤粒度定为小于50mm，是防止过大的煤块堵塞辅助煤箱上的煤阀进口。2焦炉装炉煤的各项重要指标是由其中各单种煤的性质及配比决定的。目前我国炼焦工业的配煤大多数立足本省、本区域的煤炭资源，在满足生产工艺规定的范围内，规定充足运用我国储量较多，具有一定粘结性的高挥发量煤(如肥气煤)进行配煤，因此冶金工业中炼焦煤的挥发分(干基)已达成了24%～31%，胶质层指数(Y)在14～20mm。(详：《炼焦工艺设汁技术规定》YB9069)。对于城市煤气厂，为了不与冶金炼焦争原料，装炉煤的气、肥气煤种的配人量要多一些，一般到70%～80%。很多炼焦制气厂装炉煤挥发分高达32%～34%，而胶质指数(Y)甚至低到13mm。结合上述因素.在制定本条文时，考虑到冶金，城建等各方面的炼焦工业，对装炉煤挥发分规定为“24％～32％”及胶质层指数(Y)规定为13～20mm。配煤粘结指数(G)的提出，是由于单用胶质层指数(Y)这项指标有其局限性，即对瘦煤和肥煤的实验条件不易掌握，因此就必须采用我国煤炭学会正式选定的烟煤粘结指数G与Y值共同决定炼焦用煤的粘结性。焦炉用煤的灰分、硫分、粒度等指标均是为了保证焦炭的质量。灰分指标对冶金工业和煤气厂(站)都很重要，炼焦原煤灰分越高，焦炭的灰分越大，则高炉焦比增长，致使高炉运用系数和牛产效率减少。焦炭的灰分过高，焦炭的强度也会下降。耐磨性变坏，关系到高炉生产能力，所以规定装炉煤的灰分含量小于或等于11％(对1000～4000m3高炉应为9%～10％，对大于4000m3高炉应小于或等于9％)。用于水煤气、发生炉作气化原料的焦炭，由于所产焦为气焦，原料煤中的灰分可放宽到16％。原料煤中60％～70%的硫残留在焦炭中，焦炭硫含量高，在高炉炼铁时，易使生铁变脆，减少生铁质量。所以规定煤中硫含量应小于1％(对1000～4000m3高炉应为0.6％～0.8%，对大于4000m3高炉应小于0.6％)。原料煤的粒度，决定装炉煤的堆积密度，装炉煤的堆积密度越大，焦炭的质量越好，但原料煤粉碎得过细或过粗都会使煤的堆积密度变化。因此本条文根据实际生产经验总结规定炼焦装炉煤粒度小于3mm的含量为75%～80％。各级别高炉对焦炭质量规定见表6(重庆钢铁设计院编制的“炼铁工艺设汁技术规定”)。表6各级别高炉对焦炭质量规定

装炉煤的各质量指标的测定应按国家煤炭实验标准方法进行(见表7)。表7装炉煤质量指标的测定方法序号质量指标国家煤炭实验标准标准号1水分、灰分、挥发分煤的T业分析方法GB2122坩埚膨胀序数(F、S、I)烟煤自由膨胀序数(亦称坩埚膨胀)测定方法GB54483葛金指数煤的葛金低温干馏实验方法GB13414胶质层指数(Y)焦块最终收缩度(X)烟煤胶质层指数测定方法GB4795粘结指数(G)烟煤粘结指数测定方法GB54476全硫(St.d)煤中全硫的测定方法GB2147热稳定性(TS+6)煤的热稳定性测定方法GB15738抗碎强度(>25mm)煤的抗碎强度测定方法GB154599灰熔点(ST)煤灰熔融性的测定方法GB21910罗加指数(RI)烟煤罗加指数测定方法GB5449煤对二氧化碳化学反映性的11煤的化学反映性(a)测定方法GB22012粒度分级煤炭粒度分级GB1894.2.2

直立炉对所使用装炉煤的粒度大小及其级配含量有一定规定，目的在于保证生产。直立炉使用煤粒度最低标准为：粒度小于50mm，粒度小于10mm的含量小于75％。所以在煤准备流程中应设破碎装置。直立炉一般采用单种煤干馏制气，当煤种供应不稳定期，不得不采用一些粘结性差的煤，为了安全生产，必须配以强粘结性的煤种；有时为适应高峰供气的需要，也可适当增长一定配比的挥发物含量大于30%的煤种。因此直立炉车间应设立配煤装置。例：葛金指数为0的统煤，可配以1：1G3的煤种或配以1：2G2的煤种，使混配后的混合煤葛金指数接近F～G1。对焦炉制气用煤的准备，工艺流程基本上有两种，其主线区别在于是先配煤后粉碎(混合粉碎)，还是先粉碎后配煤(分级粉碎)，就互相比较而言各有特点。先配后粉碎工艺流程是我国目前普遍采用的一种流程，具有过程简朴、布置紧凑、使用设备少、操作方便、劳动定员少，投资和操作费用低等优点。但不能根据不同煤种进行不同的粉碎细度解决，因此这种流程只合用于煤质较好，且均匀的煤种。当煤料粘结性较差，且煤质不均时宜采用先粉碎后配煤的工艺流程，也就是将组成炼焦煤料各单种煤先根据其性质(不同硬度)进行不同细度的分别粉碎，再按规定的比例配合、混匀，这对提高配煤的准确度、多配弱粘结性煤和改善焦炭质量有好处。因此目前国内有些焦化厂采用了这种流程。但该流程较复杂。基建投资也较多，配煤成本高。对于城市煤气厂，目前大量使用的是气煤，所得焦炭一般符合气化焦的质量指标。生产的煤气的质量不会因配煤工艺不同而异，因此煤准备宜采用先配煤后粉碎的流程。由于炼焦进厂煤料为洗精煤，粒度较小，无需设立破碎煤的装置。4.2.3

原料煤的装卸和倒运作业量很大，假如不实行机械化作业，势必占用大量的劳动力并带来经营费用高、占地面积大、煤料损失多、积压车辆等问题。因此，无论大、中、小煤气厂原料煤受煤、卸煤、储存、倒运均应采用机械化设备，使机械化程序达成80%～90%以上。机械化限度可按下式评估：

式中θ——机械化限度(%)；n1——采用某种机械化设备后，作业实需定员(人)；n2——所有人工作业时需要的定员(人)。4.2.4

本条文规定了储煤场场地拟定原则。1

影响储煤量大小的因素是很多的，与工厂的性质和规模，距供煤基地的远近、运送情况，使用的煤种数等因素都有关系。其中以运送方式为重要因素。因此储煤场操作容量：当由铁路来煤时，宜采用10～20d的用煤量；当由水路来煤时，宜采用15～30d的用煤量；当采用公路来煤时，宜采用30～40d的用煤量。2

煤堆高度的拟定，直接影响储煤场地的大小，应根据机械设备工作高度拟定，目前煤场各种机械设备一般堆煤高度如下：推煤机

7～9m履带抓斗、起重机

7m扒煤机

7～9m桥式抓斗起重机一般7～9m门式抓斗起重机一般7～9m装卸桥

9m斗轮堆取料机

10～12m由于机械设备在不断革新，设计时应按厂家提供的堆煤高度技术参数为准。3

储煤场操作容量系数储煤场操作容量系数即储煤场的操作容量(即有效容量)和总容量之比。储煤场的机械装备水平直接影响其操作容量系数的大小。根据某些机械化储煤场，来煤供应比较及时的情况下的实际生产数据分析，储煤场操作容量系数一般可按0.65～0.7进行选用。根据操作容量、堆煤高度和操作容量系数可以大体拟定煤场的储煤面积和总面积：

式中FH——煤场的储煤面积(m2)；W——操作容量(t)；Hm——实际也许的最大堆煤高度(m)；K——与堆煤形状有关的系数：梯形断面的煤堆K=0.75～0.8；三角形断面的煤堆K=0.45；r0——煤的堆积密度(t／m3)。煤场的总面积F(m2)可按下式计算

4.2.5

本条规定了关于配煤槽和粉碎机室的设计规定。1

配煤槽设计容量的对的合理，对于稳定生产和提高配煤质量都有很大的好处。如容量过小，就使得配煤前的机械设备的允许检修时间过短，适应不了生产上的需要，甚至影响正常生产，所以应根据煤气厂具体条件来拟定。2

配煤梢个数假如少了就不能适应生产上的需要，也不能保证配煤的合理和准确。假如个数太多并无必要且增长投资和土建工程量。因此，各厂应根据自身具体条件按照所用的煤种数目、配煤比以及清扫倒换等因素来决定配煤槽个数。3

煤料中常混有或大或小的铁器。如铁块、铁棒、钢丝之类，这类东西如不除去，影响粉碎机的操作，熔蚀炉墙，损害炉体，故必须设立电磁分离器。4

粉碎机运转时粉尘大，从安全和工业卫生规定必须有除尘装置。5

粉碎机运转时噪声较大，从职工卫生和环境的规定，必须采用综合控制噪声的措施，按《工业公司噪声控制设计规范》

GBJ87规定没计。4.2.6

煤准备系统中各工段生产过程的连续性是很强的，所有设备的启动或停止都必须按一定的顺序和方向来操作。在生产中各机械设备均有出现故障或损坏的也许。当某一设备发生故障时就破坏了整个工艺生产的连续性，进而损坏设备。故作本条规定以防这一恶性事故的发生。应设立带有模拟操作盘的连锁集中控制装置。4.2.7

直立炉的储煤仓位于炉体的顶层，其形状受到工艺条件的限制及互相布置上的约束而设计为方形。这就导致了下煤时出现“死角”现象，实际下煤的数量只有全仓容量的1／2～2／3(现也有在煤仓底部的中间增长锥形的改善设计)。直立炉的上煤设备检修时间一般为8h。综合以上两项因素，储煤仓总容量按36h用量设计一般均能满足了。某地新建直立炉储煤仓按32h设计，一般情况下操作正常，但当原煤中水分较大不易下煤时操作就较为紧张。所以在本条中推荐储煤仓总容量按36h用煤量计算。规定辅助煤箱的总容量按2h用煤量计算。这就是说，每生产1h只用去箱内存煤量的一半，保证还余下一半煤量可起密封作用，用以在炉顶微正压的条件下防止炉内煤气外窜，并保证直立炉的安全正常操作。直立炉正常操作中每日需轮换两门炭化室停产烧空炉，以便烧去炉内石墨(俗称烧煤垢)，保证下料通畅。烧垢后需先加焦，然后才干加煤投入连续生产。此外，在直立炉的全年生产过程中，往往在供气量减少时安排停产检修，在这种情况下，为了适应开工投产的需要，故规定“储焦仓总容量按一次加满四门炭化室的装焦量计算”。对于焦炉储煤塔总容量的设计规定，基本上是依据鞍山焦耐院数年来从设计到生产实践的经验总结。炭化室有效容积大于20m3焦炉总容量一般都是按16h用煤量计算的，有的按12h用煤量计算。焦炉储煤塔容量的大小与备煤系统的机械化水平有很大的关系，因此规定储煤塔的容量均按12～16h用量计算，重要是为了保证备煤系统中的设备有足够的允许检修时间。4.2.8

煤干馏制气产品产率的影响因素很多，有条件时应作煤种配煤实验来拟定。但在考虑设计方案而缺少实测数据时可采用条文中的规定。由于煤气厂规定的重要产品是煤气，气煤配人量一般较多，配煤中挥发分也相应增长，因而单位煤气发生量一般比焦化厂要大。根据数年操作实践证明，配煤挥发分与煤气发生量之间有如下关系：根据一些焦化厂的生产记录数据证明：当配煤挥发分在“28%～30%”时，煤气发生量平均值为“45m3／t”。但南方一些煤气厂和焦化厂操作条件有所不同，即使在配煤情况相近时，煤气发生量也不相同，因此只能规定其波动范围(见表8)。表8

焦炉煤气的产率挥发分(Vf，％)27282930煤气生产量(m3／t)324326348360全焦产率随配煤挥发分增长相应要减少，焦炭中剩余挥发分的多少也影响全焦率的大小。在正常情况下，全焦率的波动范围较小，实际全焦率大于理论全焦率，其差值称为校正系数“α”。煤料的初次产物(荒煤气)碰到灼热的焦炭裂解时会生成石墨沉积于焦炭表面；挥发分越高，其裂解机会越多，“α”值也就越大。全焦率计算公式：

式中

B焦——全焦率(%)；V干煤——配煤的挥发分(干基)(%)；V干焦——焦炭中的挥发分(干基)(%)。本规范所定全焦率指标就是根据此公式计算的。此公式经焦化厂验证，实际全焦率与理论计算值是比较接近的。生产记录所得校正系数“α”相差不超过1％。直立炉所产的煤气及气焦的产率与挥发分、水分、灰分、煤的粒度及操作条件有关，条文中所规定各项指标也都是根据历年生产记录资料制定的。4.2.9

焦炉的结构有单热式和复热式两种。焦炉的加热煤气耗用量一般要达成自身产气量的45％～60％。假如运用其他热值较低的煤气来代替供加热用的优质回炉煤气，不仅能提高出厂焦炉气的产量达1倍左右，并且也有助于焦炉的调火操作。各地煤气公司就是采用这种办法。此外，城市煤气的供应在1年中是不均衡的。在南方地区一般是寒季半年里供气量较大。此时焦炉可用热值低的煤气加热；而在暑季的半年里供气量较小，此时又可用回炉煤气加热。所以针对煤气厂的条件来看以采用复热式的炉型较为合适。4.2.10

本条规定了加热煤气耗热量指标。当采用热值较低的煤气作为煤干馏炉的加热煤气以顶替回炉煤气时，以使用机械发生炉(含两段机械发生炉或高炉)煤气最为相宜，由于它具有燃烧火焰长，可用自产的中小块气焦(弱粘结烟煤)来生产等项优点。上海、长春、昆明、天津、北京、南京等煤气公司加热煤气都是采用机械发生炉(或两段机械发生炉)煤气。煤干馏炉的加热煤气的耗热量指标是一项综合性的指标。焦炉的耗热量指标是按鞍山焦耐院数年来的经验总结资料制定的。对炭化室有效容积大于20m3的焦炉。用焦炉煤气加热时规定耗热量指标为2340kJ／kg。而根据实测数据，当焦炉的均匀系数和安定系数均在0.95以上时，3个月平均耗热量为2260kJ／kg；当全年的均匀系数和安定系数均在0.90以上时，耗热量为2350kJ／kg。这说明本条规定的指标是符合实际情况的。根据国务院国办[2023]10号文献及国家经贸委第14号令的精神：此后所建焦炉炭化室高度应在4m以上(折合容积大于20m3)。因此炭化室容积约为10m3和小于6m3的焦炉耗热量指标不再编入本条正文中。故在此条文说明中保存，以供现有焦炉生产、改建时参考(见表9)。表9

焦炉耗热量指标[kJ／kg(煤)]加热煤气种类炭化室有效容积(m3)合用范围约10<6焦炉煤气26002930作为计算生产消耗用发生炉煤气29303260作为计算生产消耗用焦炉煤气28503180作为计算加热系统设备用发生炉煤气31403470作为计算加热系统设备用直立炉的加热使用机械发生炉热煤气，由于热煤气难于测定煤气流量，在制定本条规定期只能根据生产上使用发生炉所耗的原料量的实际数据(每吨煤经干馏需要耗用180～210kg的焦)，经换算耗热量为2590～3010kJ／kg。考虑影响耗热量的因素较多，故指标按上限值规定为3010kJ／kg。上面所提到的耗热量是作为计算生产消耗时使用的指标。在设计加热系统时，还需稍留余地，应考虑增长一定的富裕量。根据鞍山焦耐院的总结资料，作为生产消耗指标与作为加热系记录算指标的耗热量之间相差为210～250kJ／kg。本条规定的加热系记录算用的耗热量指标就是根据这一数据制定的。4.2.11

本条规定了加热煤气管道的设计规定。1

规定发生炉煤气加热的管道上设立混入回炉煤气的装置，其目的是稳定加热煤气的热值，防止炉温波动。在回炉煤气加热总管上装设预热器，其目的是以防止煤气中的焦油、萘冷凝下来堵塞管件，并使入炉煤气温度稳定。2

在加热煤气系统中设压力自动调节装置是为了保证煤气压力的稳定，从而使进入炉内的煤气流量维持不变，以满足加热的规定。3

整个加热管道中必须经常保持正压状态，避免由于出现负压而窜入空气，引起爆炸事故。因此必须规定在加热煤气管道上设煤气的低压报警信号装置，并在管道末端设立爆破膜，以减少爆破时损坏限度。4

加热煤气管道一般都是采用架空方式，这重要是考虑到便于排出冷凝物和清扫管道。4.2.12

直立炉、焦炉桥管设立低压氨水喷洒，重要是使氨水蒸发，吸取荒煤气显热，大幅度减少煤气温度。直立炉荒煤气或焦炉集气管上设立煤气放散管是由于直立炉与焦炉均为砖砌结构，不能承受较高的煤气压力，炉顶压力规定基本上为±0大气压，防止砖缝由于炉内煤气压力过高而受到破坏，导致泄漏而缩短炉体寿命并影响煤气产率和质量。制气厂的生产工艺过程极为复杂，各种因素也较多，如偶尔逢电气故障、设备事故、管道堵塞时，干馏炉生产的煤气无法保证安全畅通地送出，而制气设备仍在连续不断地生产；同时，产气量无法瞬时压缩减产，因此必须采用紧急放散以策安全。放散出来的煤气为防止污染环境，必须燃烧后排出。放散管出口应设点火装置。4.2.13

本条规定了干馏炉顶荒煤气管的设计规定。1

荒煤气管上设压力自动调节装置的重要理由如下：1)煤干馏炉的荒煤气的导出流量是不均匀的，其中焦炉的气量波动更大，需要设该项装置以稳定压力；否则将影响焦炉及净化回收设备的正常生产。2)正常操作时规定炭化室始终保持微正压，同时还规定尽量减少炉顶空间的压力，使荒煤气尽快导出。这样才干达成减轻煤气二次裂解，减少石墨沉积，提高煤气质量和增长化工产品的产量和质量等目的，因此需要设立压力调节装置。3)为了维持炉体的严密性也需要设立压力调节装置以保持炉内的一定压力。否则空气窜入炉内，导致炉体漏损严重、裂纹增长，将大大减少炉体寿命。2

由于煤气中具有大量焦油，为了保证调节蝶阀动作灵活就要防止阀上粘结焦油，因此必须采用氨水喷洒措施。3

由于煤气产量不够稳定，煤气总管蝶阀或调节阀的自动控制调节是很重要的安全措施。特别是当排送机室、鼓风机室或调节阀失常时，必须加强联系并密切注意，互相配合。当调节阀用人工控制调节时，更应加强信号联系。4.2.14

捣炉与放焦的时间，在同一碳化炉上应绝对错开。捣炉或放焦时，炉顶或炉底的压力必须保持正常。任何一操作都会影响炉顶或炉底的压力，当炉顶与炉底压力不正常，偶尔空气渗入时，煤气与空气混合成爆炸性混合气遇火源发生爆炸，从而使操作人员受到伤害。因此捣炉与放焦之间应有联系信号，应避免在一个炉子上同时操作。焦炉的推焦车、拦焦车、熄焦车在出焦过程中有密切的配合关系，因此在该设备中设计有连锁、控制装置，以防发生误操作。4.2.15

设立隔热装置是为了减少上升管散发出来的热量，便于操作工人的测温和调火。首钢、鞍钢为了改善焦炉的生产环境污染和节约能源，从1981年开始使用以高压氨水代替高压蒸汽进行消烟装煤生产以来，各地焦炉相继采用这项技术，已有20数年的历史了，对减少焦炉冒烟，减少初冷的负荷和冷凝酚水量取得了行之有效的结果，并经受了长时间的考验。4.2.16

焦炉氨水耗量指标，数年来通过实践是合用的。总结各类焦炉生产情况该指标为6～8m3／t(煤)，焦炉当采用双集气管时取大值，单集气管时取小值。直立炉的氨水耗量重要是总结了实际生产数据。指标定为“4m3／t(煤)”比焦炉低，这是由于直立炉系中温干馏，荒煤气出口温度较低的因素。高压氨水的耗量一般为低压氨水总耗量的1／30(即3.4％～3.6％)左右。这个数据是一个生产消耗定额，是以一个炭化室每吨干煤所需要的量。当选择高压氨水泵的小时流量时应考虑氨水喷嘴的孔径及焦炉加煤和平煤所需的时间。高压氨水压力应随焦炉炭化室容积不同而不同，这次规范修改是根据1999年焦化行业协会，与会专家一致认为4.3m以下焦炉高压氨水压力1.8～2.5MPa，6m以下焦炉高压氨水压力为1.8～2.7MPa，完全可以满足焦炉的无烟装置操作，结合焦耐设计院近几年设汁高压氨水多采用2.2MPa，压力过高影响焦油、氨水质量(煤粉含量高)的意见，因此对高压氨水压力调整为1.5～2.7MPa。每个工程设计在决定高压氨水泵压力时还应考虑焦炉氨水喷嘴安装位置的几何标高。氨水喷嘴的构造形式以及管线阻力等因素。该条文中所规定的高压氨水的压力和流量指标均以当前几种常用的喷嘴为依据。假如喷嘴形式有较大变化，若设计时将高、低压氨水合用一个喷嘴，那么喷嘴的设计性能既要满足高压氨水喷射消烟除尘规定，又要保证低压氨水喷洒冷却的效果。低压氨水应设事故用水，其理由是一旦氨水供应出问题，不致影响桥管中荒煤气的降温。事故用水一般是由生产所规定设立盼清水管来供应的，为了避免氨水倒流进清水管系统腐蚀管件，该两管不应直接连接。直立炉氨水总管以环网形连通安装，可避免管道未端氨水压力降得太多而使流量减少。4.2.17

废热锅炉的设立地点与锅炉的出力有很大关系。同样形式的两台废热锅炉由于安装高度不同样，结果在产气量上有明显差别(见表10)。表10

废热锅炉产气量的比较放置地点废气进口温度、产气量蒸气压力(MPa)引风机功率(kW)℃t／h+14m标高处9006～70.63723±Om标高处8005～60.55855注：废气总管标高为+8.5m处。废热锅炉有卧式、立式、水管式与火管式、高压与低压等种类。采用火管式废热锅炉时，应留有足够的周边场地与清灰的措施，有助于清灰。在定期检修或抢修期间，检修动力机械设备、各种类型的泵、调换火管等工作规定周边必须留有富裕的场地，便于吊装，有助于改善工作环境，并缩短检修周期。一般每一台废热锅炉的安全运营期为6个月，82英寸30门直立炉附属废热锅炉的每小时蒸汽产量可达6t左右。采用钢结构时，结构必须牢固，在运营中不应有振动，防止机械设备损坏，影响使用寿命或导致环境噪声。4.2.18

本条规定了直立炉熄焦系统的设计规定。1

本款规定重要是保证熄焦水可以连续(排焦是连续的)均衡供应。从三废解决角度出发，熄焦水中含酚水应循环使用，以减少外排的含酚污水量。2

排焦传动装置采用调速电机控制，可达成无级变速，有助于准确地控制煤斤行速。3

当焦炭运送设备一旦发生故障而停止运转进行抢修1～2h时，还能保持直立炉的生产正常进行。因此，排焦箱容量须按4h排焦量计算。采用弱粘结性块煤时，为防止炉底排焦轴失控，导致脱煤、行速不均匀甚至导致爆炸的事故，炉底排焦箱内必须设立排焦控制器。现国内外已在W-D连续直立炉的排焦箱内推广应用。4

为了减轻劳动强度，减少定员，人工放焦应改成液压机械排焦。为此，本款规定排焦门的启闭宜采用机械化设备，这是必要和也许的。5

熄焦过程是在排焦箱内不断地运用循环水进行喷淋，每2h放焦一次，焦内含水量一般在15％左右。当焦中含水分过高、含屑过多时，筛焦设备在分筛统焦过程中就会碰到困难，不易按级别分筛完善，不利于气化生产的原料规定与保证出售商品焦的质量。因此，不管采用什么运送方式。在运送过程中应有一段沥水的过程，以便逐步减少统焦中的水分，一般应考虑80s的沥水时间，从而有助于分筛。80s系某厂三组炭化炉自放焦、吊焦至筛焦的实测沥水时间的平均值。4.2.19

湿法熄焦是目前焦化工业普遍采用的方法。载有赤热焦炭的熄焦车开进熄焦塔内，熄焦水泵自动(靠电机车压合极限开关或采用无触点的接近开关)喷水熄焦。并能按熄焦时间自动停止。熄焦时散发出含尘蒸汽是污染源，因此熄焦塔内应设立捕尘装置，效果尚好。熄焦用水量与熄焦时间是长期实践总结出的生产指标，可作为熄焦水泵选择的依据。熄焦后的水通过沉淀池将粉焦沉淀下来，澄清后的水继续循环使用。因此沉淀池的长、宽尺寸应能满足粉焦的完全沉降。以及考虑粉焦抓斗在池内操作，以减少工人体力劳动强度。提出大型焦化厂应采用干法熄焦。由于大型焦炉产量高，如100万t／a规模的焦化厂每小时出焦量114t，并根据宝钢干熄焦生产经验，1t红焦可产生压力4.6MPa，温度为450℃的中压蒸汽0.45t，是节能、改善焦炭质量和环境保护的有效措施；但由于基建投资高，资金回收期长，所以只有大型焦化厂采用。4.2.20

在熄焦过程中蒸发的水量为0.4m3／t干煤，最佳是由清水进行补充，但为了减少生产污水的外排量，可以使用生化解决后符合指标规定的生化尾水补充。4.2.21

焦台设计各项数据是根据鞍山焦耐院对放焦过程的研究资料，以及该院对各厂的生产实践归纳出来的经验和数据而做出的。经测定及生产经验得知，运焦皮带能承受的温度一般是70～80℃，因此规定焦炭在焦台上须停留30min以上，以保证焦炭温度由100～130℃降至70～80℃。4.2.22

熄焦后的焦炭是多级粒度的混合焦，根据用户的需要须设筛焦楼，将混合焦粒度分级、综合冶金、化工、机械等行业的需要，焦炭筛分的设施按直接筛分后焦炭粒度大于40mm、49～25mm、25～10mm和小于10mm，共4级设计。为满足铁合金的需要，有些焦化厂还将小于10mm级的焦炭筛分为10～5mm和小于5mm两级，前者可用于铁合金。也有焦化厂为了供铸造使用，将大于60～80mm筛出。

(详见《冶金焦炭质量标准》

GB1996，《铸造焦炭质量标准》GB8729)。有助于经济效益和综合运用。城市煤气厂生产的焦炭必须要有储存场地以保证正常的生产。对于采用直立炉的制气厂，厂内一般都设立配套的水煤气炉和发生炉设施。故中、小块以及大块焦都直接由本厂自用，经常存放在储焦场地上的仅为低谷生产任务时的大块焦和一部分中、小块焦。因此储焦场地的容量为“按3～4d”产焦量计算就够了。采用炭化室有效容积大于20m3焦炉的制气厂焦炭总产量中很大部分是供应某一固定钢铁公司用户的。一般是按计划定期定量地采用铁路运送方式由制气厂向钢铁公司直接输送焦炭。筛分设备在运营时，振动扬尘很大，从安全和工业卫生规定必须有除尘通风设施。4.2.23

在筛焦楼内设有储焦仓，对于直立炉的储焦仓容量规定按10～12h产焦量拟定。这是根据目前生产厂的生产实践经验提出的。80门直立炉二座筛焦楼，其储焦仓容量约为11h产焦量，从历年生产情况看已能满足规定。焦炉的储焦仓容量按6～8h产焦量的规定，基本上是按照鞍山焦耐院历年来对各厂的生产总结资料拟定的。生产实践证明不会影响焦炉的正常操作。4.2.24

储焦场地应平整光洁，对倒运焦炭有利。4.2.25

独立炼焦制气厂在铁路或公路运送周转不开的情况下，才需要将必须落地的焦炭存放在储焦场内。储焦场的操作容量，当铁路运送时，宜采用15d产焦量；当采用公路运送时，宜采用20d产焦量。4.2.26

直立炉的气焦用于制气时一般可采用两种工艺：一为生产发生炉煤气，二为生产水煤气。发生炉的原料规定使用中、小块气焦，既有助于加焦，又有助于气化，此外成本也较低，因此将自产气焦制作发生炉煤气是较为合理的。水煤气的原料规定一般是大块焦。用它生产的水煤气成本高，作为城市煤气的主气源是不经济和不安全的。所以规定这部分生产的水煤气只供作为调峰掺混气，以适应不经常的短期高峰用气的规定。

注：大块焦为40～60mm，中、小块焦为25～40mm和25～10mm。4.3

煤的气化制气4.3.1

煤的气化制气的炉型，本次规范修编由原有煤气发生炉、水煤气发生炉2种炉型基础上，又增长了两段煤气发生炉、两段水煤气发生炉和流化床水煤气炉等3种炉型，共5种炉型。1

两段煤气发生炉和两段水煤气发生炉的特点是在煤气发生炉或水煤气发生炉的上部。增设了一个干馏段，这就可以广泛使用弱粘性烟煤，所产煤气，不仅比常规的发生炉煤气、水煤气的发热量高，并且可以回收煤中的焦油。1980年以来两段煤气发生炉，在我国的机械、建材、冶金、轻工、城建等行业作为工业加热能源广泛地被采用。粗略的记录有近千台套，两段水煤气发生炉已被采用作为城乡燃气的主气源(如：秦皇岛市、阜新市、威海市、保定市、白银市、汉阳市、安亭县等)，但该煤气供居民用CO指标不合格，应采用有效措施减少CO含量。这两种炉型，国内开始采用时，是从波兰、意大利、法国、奥地利等国引进技术，(国外属20世纪40年代技术)后通过中国市政工程华北设计研究院、机械部设计总院、北京轻工设计院等单位消化吸取，按照中国的国情设计出整套设备和工艺图纸，一些设备厂家也成功地按图制造出合格的产品，满足了国内市场的需要。取得了各种生产数据，达成预想的结果。所以该工艺在技术上是成熟的，在运营时是安全可靠的。2

流化床水煤气炉，是我国自行研制的一种炉型，是由江苏理工大学(江苏大学)研究发明：1985年承担国家计委节能局“沸腾床粉煤制气技术研究”课题(节科8507号)建立Φ5OOmm小型实验装置，1989年通过机电部组织的部级鉴定(机械委<88>教民005号)；1989年又提出流化床间歇制气工艺，并通过Φ200mm实验装置的小试，1990年在镇江市灯头厂建立Φ400mm的流化床水煤气实验示范站，日产气3000m3，为工业化提供了可靠的技术数据及放大经验，并获国家发明专利(专利号ZL90105680.4)。1996年郑州永泰能源新设备有限公司从江苏理工大学购置粉煤流化床水煤气炉发明专利的实行权，通过开发1998年完毕Φ1.6m气化炉的工业装置成套设备，并建成郑州金城煤气站3×Φ1.6m炉，日供煤气量48000m3，向金城房地产公司居民社区供气，通过生产运营，气化炉的各技术指标达成设计规定。同年由国家经贸委委托河南省经贸委组织中国工程院院士岑可法专家等12位专家对“常压流化床水煤气炉”进行了新产品(新技术)鉴定(鉴定验收证号、豫经贸科鉴字1999／039)；河南省南阳市建设5×Φ1.6m气化炉煤制气厂，日产煤气10万m3(采用沼气、LPG增热)，1999年9月向市区供气。该产品被国家经贸委、国经贸技术(1999)759号文列为1999年度国家重点新产品。郑州永泰能源新设备有限公司，在此基础上又进行多项改善，并放大成Φ2.5m炉，逐步推广到工业用气领域。近年来上海沃和拓新科技有限公司购买了该技术实行权从事流化床水煤气站工程建设。目前采用该技术的厂家有：文登开润曲轴有限公司、南阳市沼气公司、鲁西化工；正在兴建的有高平铸管厂、二汽襄樊基地第二动力分厂、贵州毕节市、新余恒新化工、兴义市等。总的说来该炉型号以粉煤作原料，采用鼓泡型流化床技术，根据水煤气制气工艺原理，制取中热值煤气，工艺流程短、产品单一。通过开发、制造、建设、运营、取得了可靠成熟的经验，可作为我国运用粉煤制气的城市(或工业)煤气气源。2023年国家科学技术部批准江苏大学为《国家科技成果重点推广计划》项目“常压循环流化床水煤气炉”的技术依托单位[项目编号2023EC000198]。4.3.2

煤的气化制气，所产煤气一般是热值较低，煤气组分中一氧化碳含量较高，如要作为城市煤气主气源，前者涉及煤气输配的经济性，后者与煤气使用安全强制性规定指标(CO含量应小于20％)相抵触，因此提出必须采用有效措施使气质达成现行国家标准《人工煤气》GB13612的规定。4.3.3

气化用煤的重要质量指标的规定是根据《煤炭粒度分级》

GB189、《发生炉煤气站设计规范》GB50195、《常压固定床煤气发生炉用煤质量标准》GB9143以及现有煤气站实际生产数据总结而编写的。1

根据气化原理，规定气化炉内料层的透气性均匀，为此选用的粒度应相差不太悬殊，所以在条文中发生炉煤气燃料粒度不得超过两级。当发生炉、水煤气作为煤气厂辅助气源时，从煤气厂整体经济利益考虑并结合两种气化炉对粒度的实际规定，粒度25mm以上的焦炭用于水煤气炉，而不用于发生炉。当煤气厂自身所产焦炭或气焦，其粒度能平衡时发生炉也可使用大于25mm的焦炭或气焦。其粒度的上、下限可放宽选用相邻两级。煤的质量指标：灰分：《固定床煤气发生炉用煤质量标准》GB9143规定，发生炉用煤中含灰分的规定小于24％。由于煤气厂采用直立炉作气源时，规定煤中含灰分小于25％，制成半焦后，其灰分上升至33％。从煤气厂总体经济利益出发，这种高灰分半焦应由厂内自身平衡，做水煤气炉和发生炉的原料。由于中块以上的焦供水煤气炉，小块焦供发生炉，条文中规定水煤气炉用焦含灰分小于33％；发生炉用焦含灰分小于35%。灰熔点(ST)：在煤气厂中，发生炉热煤气的重要用途是作直立炉的加热燃料气，加热火道中的调节砖温度约1200℃，热煤气中含尘量较高，当灰熔点低于1250℃，灰渣在调节砖上熔融，导致操作困难。所以在条文中规定，当发生炉生产热煤气时，灰熔点(ST)应大于1250℃。2

两段煤气(水煤气)发生炉假如炉内煤块大小相差悬殊，会使大块中挥发分干馏不透，影响了干馏和气化效果，因此条文中规定用煤粒度限使用其中的一级。所使用的煤种重要是弱粘结性烟煤，为了提高煤气热值，并扩大煤源，条文中规定干基挥发分大于、等于20％。煤中干基灰分定为小于、等于25％，其理由是两段炉于馏段内半焦产率约为75%～80％，则进入气化段的半焦灰分不致高于33％。煤的自由膨胀序数(F.S.I)和罗加指标(R.I)代表烟煤的粘结性指标(GB5447，GB5449)，两个指标起互补作用。本条文规定的指标数值对保证炉子的安全生产有很大的意义，假如指标过高，煤熔融的粘结性(膨胀量)超过干馏段的锥度，则煤层与炉壁粘附导致不能均匀下降，此时必须采用打钎操作，这样不仅导致煤层不规则的大幅度下降，并且钎头多次打击炉壁，而使炉膛损坏。我国两段炉大都使用大同煤、阜新煤、神府煤等(F.S.I)均小于2，(R.I)小于20。两段炉使用弱粘结性烟煤，其热稳定性优于无烟煤，因此仍采用一段炉对煤种热稳定性指标大于60%。两段炉加煤时，煤的落差较一段炉小，但两段炉标高较高，煤提高高度大，因此对用煤抗碎强度的规定不应低于一般炉的60％的规定。根据我国煤资源情况提出煤灰熔融性软化温度大于、等于1250℃，是能达成的，满足了两段炉生产的规定，不会产生结渣现象。3

流化床水煤气炉对煤的粒度规定，最佳是采用粒度(1～13mm)均匀的煤。目前实际供应的末煤小于13mm或小于25mm的较多，为了防止煤气的带出物过多，使灰渣含碳量减少，对1mm以下，大于13mm以上煤分别规定为小于10％和小于15％的规定。当使用烟煤作原料时，规定罗加指数小于45，以防流化床气化时产生煤干馏粘结。流化床气化，气化速度比固定床煤气化反映时间短，速度要高得多，故提出规定煤的化学反映性(α)大于30％。4

各气化用煤的含硫量均控制在1％以内，是当前我国的环境保护政策的规定，高硫煤不准使用。5

气化用煤的各质量指标的测定应按国家煤炭实验标准方法进行(详见表7)。4.3.5

本条文是按气化炉为三班连续运营规定的，否则，煤斗中有效储量相应减少。按《发生炉煤气站设计规范》GB50195规定，运煤系统为一班制工作时，储煤斗的有效储量为气化炉18～20h耗煤量；运煤系统为两班制工作时，储煤斗的有效储量为气化炉12～14h耗煤量；而本条文的有效储煤量的上、下限分别增长2h。由于在煤气厂中干馏炉、气化炉和锅炉等四大炉的上煤系统基本是共用的，在运煤系统前端运送带出故障修复后，四大炉需要依次供煤，排在最后供煤系统的气化炉，煤斗容量应适当增大。备煤系统不宜按三班工作的理由是为了留有设备的富余的检修时间。4.3.7

各种煤气化炉煤气低热值指标的规定与炉型，工艺特点，煤的质量(气化用煤重要质量指标见表4.3.3)操作条件都有关。本条文提出的指标在正常操作条件下，一般是可以达成的，假如用户有较高的规定，可采用热值增富方法(如富氧气化或掺入LPG等)。4.3.8

气化炉吨煤产气率指标与选用的炉型有关，如W-G型炉比D型炉产气量要高，煤的质量与气化率也有密切的关系，如大同煤的气化率较高。煤的粒度大小与均匀性也直接影响气化炉的产气率。所以，本条文写明要把各种因素综合加以考虑。对已用于煤气站气化的煤种，应采用平均产气率指标(指在正常、稳定生产条件下所达成的指标)。对未曾用于气化的煤种，要根据气化实验报告的产气率拟定。本条文提出的产气率指标是在缺少上述条件时，供设计人员参考。表4.3.8中的数据，由中国市政工程华北设计研究院、中元国际工程设计研究院、郑州永泰能源新设备有限公司等单位提供。4.3.9

本条文规定气化炉每1～4台以下宜另设一台备用，重要是城市煤气厂供气不允许间断，设备的完好率规定高。根据城市煤气厂(设有煤干馏炉、水煤气、发生炉)气化炉的检修率一般在25％左右，对于流化床水煤气炉，该设备无转动机械部件，检修、开停方便，其设备备用率，目前尚无实践总结资料，故本条文暂按固定床气化炉情况拟定。4.3.10

对水煤气发生炉、两段水煤气发生炉，以3台编为一组再备用l台最佳，由于鼓风阶段约占1／3时间。3台炉共用1台鼓风机比较合理。而流化床水煤气的鼓风(或制气)阶段约为1／2时间，因此建议2台编为一组。由于这些气化炉均属于间歇式制气采用上述编制方法，可以保持气量均衡，这样可以合用一套煤气冷却和废气解决及鼓风设备，对于节约投资，方便管理，都有好处，实践证明是经济合理的。目前流化床水煤气炉鼓风气温度较高，在高温阀门国内尚未解决前，其废热锅炉与气化炉应按一对一布置，便于生产切换。4.3.12

一般循环制气炉的缓冲气罐，由于气量变化频繁，罐的上下位置移动大，若采用小型螺旋气罐易于卡轨，很多煤气厂均有反映，不得不改为直立式低压储气罐。该罐的容积定为0.5～1倍煤气小时产气量，完全满足需要。4.3.13

循环制气炉因系间歇制气，作为气化剂的蒸汽也是间歇供应的，但锅炉是连续生产的。而气化炉使用蒸汽是间歇的，故应设立蒸汽蓄能器，作为蒸汽的缓冲容器。由于蒸汽蓄能器不设备用，其系统中配套装置与仪表一旦破坏，就无法向煤气炉供应蒸汽。因此，煤气站宜另设一套备用的蒸汽系统，以保证正常生产。4.3.14

由于并联工作台数过多，其不稳定因素增长，且导致阻力损失，本条文规定并联工作台数不宜超过3台。4.3.15

在煤气厂中，水煤气一般作为掺混气，掺混量约1／3。与干馏气掺混后通过脱硫才干供居民使用，而干法脱硫的最佳操作温度为25～30℃，极限温度为45℃。在煤气厂内干馏煤气在干法脱硫箱前将煤气冷却至25℃左右，与35℃的水煤气混合后的温度约28.3℃，仍在脱硫最佳操作温度的范围内。在煤气厂中发生炉冷煤气除作干馏气的掺混气外，重要作焦炉的加热气。假如发生炉煤气的温度增高，将影响煤气排送机的输送能力和煤气热量的运用，最终将影响焦炉加热火道的温度，导致燃料的浪费，故规定冷煤气温度不宜超过35℃。热煤气在煤气厂中用作直立炉的加热气，发生炉燃料多采用直立炉的半焦，焦油含量少，故规定热煤气不低于350℃(近年来，煤气厂发生炉煤气站多选用W-G型炉，其出口温度约300～400℃)。煤气厂中发生炉冷煤气作为焦炉加热，并通过焦炉的蓄热室进行预热，为防止蓄热室被堵塞，故该煤气中的灰尘和焦油雾，应小于20mg／m3。煤气厂的热煤气一般供直立炉加热，而热煤气目前只能作到一级除尘(旋风除尘器除尘)，所以煤气中含尘量仍很高，约300mg／m3。因此，在设计煤气管道时沿管道应设立灰斗和清灰口，以便清除灰尘。4.3.16

煤气厂中的发生炉煤气站一般采用无烟煤或本厂所产焦炭、半焦作原料，所得焦油流动性极差。当煤气通过电气滤清器时，焦油与灰尘沉降在沉淀极上结成岩石状物，不易流动，很难清理。所以本条文规定发生炉煤气站中电气滤清器应采用有冲洗装置或能连续形成水膜的湿式装置。如上海浦东煤气厂的气化炉以焦炭为原料，采用这种形式的电气滤清器已运转数年，电气滤清器自身无焦油灰尘沉淀积块，管道无堵塞现象。4.3.17

煤气厂中，煤气站基本采用焦炭和半焦为原料，所产焦油流动性极差，如用间接冷却器冷却，焦油和灰尘沉积在问冷器的管壁上，使冷却效果大大减少，且这种沉积物坚如岩石，很难清除，故本条规定煤气的冷却与洗涤宜采用直接式。按本规范第4.3.15规定冷煤气温度不应高于35℃。因此，作为煤气站最终冷却的冷循环水，其进口温度不宜高于28℃，这个条件对煤气厂来说是做得到的，由于煤气厂主气源的冷却系统基本设有制冷设备，适当增长制冷设备容量在夏季煤气站的冷循环水进口水温即可满足不高于28℃的规定。热循环水重要供竖管净化冷却煤气用，水温高时，水的蒸发系数大，热水在煤气中蒸发，吸热达成降温作用，再有水中焦油黏度小，水系统堵塞的机会少，并且其表面张力小，较易润湿灰尘，便于除尘。故规定热循环水温度不应低于55℃。热循环水系统除了由冷循环水补充的部分冷水及自然冷却降温外，没有冷却设备，在正常情况下，热平衡的温度均不小于55~C。4.3.21

放散管管口的高度应考虑放散时排出的煤气对放散操作的工人及周边人员影响，防止中毒事故的发生。因此，规定必须高出煤气管道和设备及走台4m，并离地面不小于10m。本条文还规定厂房内或距离厂房10m以内的煤气管道和设备上的放散管管口必须高出厂房顶部4m，这也是考虑在煤气放散时，屋面上的人员不致因排出的煤气中毒，煤气也不会从建筑物天窗、侧窗侵入室内。4.3.22

为适应煤气净化设备和煤气排送机检修的需要，应在系统中设立可靠的隔断煤气措施，以防止煤气漏人检修设备而发生中毒事故，所以在条文中作出了这方面的规定。4.3.23

电气滤清器内易产生火花、操作上稍有不慎即有爆炸危险，根据《发生炉煤气设计规范》GB50195编制组所调查的65个电气滤清器均设有爆破阀，生产工厂也确认电气滤清器的爆破阀在爆炸时起到了保护设备或减轻设备损伤的作用。所以本条文规定电气滤清器必须装设爆破阀。《发生炉煤气设计规范》

GB50195编制组调查中，多数工厂单级洗涤塔设有爆破阀，但在某些工厂发生了几起由于误操作或动火时不按规定导致严重爆炸事件，故条文中规定“宜设有爆破阀”以防止误操作时发生爆炸事故。4.3.24

本条文规定厂区煤气管道与空气管道应架空敷设，其理由如下：1

水煤气与发生炉煤气一氧化碳含量很高，前者高达37％，后者约23％～27％，毒性大且地下敷设漏气不易察觉，容易引起中毒事故。2

水煤气与发生炉煤气中杂质含量较高，冷煤气的凝结水量较大，地下敷设不便于清理、试压和维修，容易引起管道堵塞，影响生产。3

地下敷设基本费用较高，而维护检修的费用更高。因此，厂区煤气管道和空气管道采用架空敷设既安全又经济，在技术上完全可以做到。由于热煤气除采用旋风除尘器外，无其他更有效的除尘设备，而旋风除尘器的效率约70％。当产量减少时，除尘器的效率更低，因此旋风除尘器后的热煤气管道沿线应设有清灰装置，以便定期清除沿线积灰，保证管道畅通。4.3.25

爆破膜作为空气管道爆炸时泄压之用，其安装位置应在空气流动方向管道末端，由于管末端是薄弱环节，爆破时所受冲击力较大。关于煤气排送机前的低压煤气总管是否要设立爆破阀或泄压水封的问题，根据《发生炉煤气设计规范》GB50195编制组调查：因停电或停制气时，易有空气渗漏至低压煤气管内形成爆炸性混合气体，故本条文提出应设爆破阀和泄压水封。4.3.26

根据我国煤气站几十年的经验，本条文规定的水封高度是能达成安全生产规定的。热煤气站使用的湿式盘阀水封高度有低于本规范表4.3.26中第一项的规定，这种盘阀之所以允许采用，有下列几种因素：1

由于大量的热煤气通过湿式盘阀，要考虑清理焦油渣的方便；为了经常掏除数量较多的渣，水封不能太高；2

热煤气站煤气的压力比较稳定，一般不产生负压，水封安全高度低一些，也不致进入空气引起爆炸；3

湿式盘阀只能装在室外，不允许装在室内，以防止炉出口压力过高时水封被突破，大量煤气逸出引起事故。这种盘阀的有效水封高度不受表4.3.26的限制，但应等于最大工作压力(以Pa表达)乘0.1加50mm水柱。由于这种盘阀只能在室外安装，允许减少其水封高度，并限于在热煤气系统中使用，所以在本条文中加注。4.3.27

本条规定了设立仪表和自动控制的规定。1

设立空气、蒸汽、给水和煤气等介质计量装置，是经济运营和核算成本所必须的。4

饱和空气温度是发生炉气化的重要参数，采用自动调节，可以保证饱和空气温度的稳定，使其能控制在±0.5℃范围内，从而保证了煤气的质量。特别是在煤气负荷变化较大时，有助于炉子的正常运营。6

两段炉上段出口煤气温度，一般控制在120℃左右。控制方式是调节两段炉下段出口煤气量。7

汽包水位自动调节，是防止汽包满水和缺水的事故发生。8

气化炉缓冲柜位于气化装置与煤气排送机之间，缓冲柜到高限位时，如不断止自动控制机运转将有顶翻缓冲柜的危险。所以本条文规定煤气缓冲柜的高位限位器应与自动控制机连锁。当煤气缓冲柜下降到低限位时，假如不断止煤气排送机的运转将发生抽空缓冲柜的事故。因此规定循环气化炉缓冲柜的低位限位器与煤气排送机连锁。9

循环制气煤气站高压水泵出口设有高压水罐，目的是保持稳定的压力，供自动控制机正常工作，但当压力下降到规定值时，便无法启动和关闭有关水压阀门，将导致危险事故发生。因此规定高压水罐的压力应与自动控制机连锁。10

空气总管压力过低或空气鼓风机停车，必须自动停止煤气排送机，以保证煤气站内整个气体系统正压安全运营。所以两者之间设计连锁装置。11

电气滤清器内易产生火花、操作上稍有不慎即有爆炸危险，因此为防止在电气滤清器内形成负压从外面吸人空气引起爆炸事故，特规定该设备出口煤气压力下降至规定值(小于50Pa)、或气化煤气含氧量达成1％时即能自动立即切断电源；对于设备绝缘箱温度值的限制是由于煤气温度达成露点时，会析出水分，附着在瓷瓶表面，致使瓷瓶耐压性能减少、易发生击穿事故。所以一般规定绝缘保温箱的温度不应低于煤气人口温度加25℃(《工业公司煤气安全规程》GB6222)，否则立即切断电源。12

低压煤气总管压力过低，必须自动停止煤气排送机，以保证煤气系统正压安全运营，压力的设计值和允许值应根据工艺系统的具体规定拟定。13

气化炉自动加煤一般依据炉内煤位高度、炉出口煤气温度及炉内火层情况，设立自动加煤机构，保持炉内的煤层稳定。气化炉出灰都是自动的，但在某一质量的煤种的条件下，在正常生产时煤、灰量之比是一定的。因此自动加煤机构和自动出灰机构一定要互相协调连锁。14

本条是为循环制气的规定而编制的。循环气化炉(水煤气发生炉、两段水煤气发生炉、流化床水煤气炉)的生产过程：水煤气炉是“吹风—吹净—制气—吹净”(每个循环约420s)，流化床水煤气是“吹风一制气一吹风”(每个循环约150s)周而复始进行，在各阶段中有几十个阀门都要循环动作，这就需要设立程序控制器指挥自动控制机的传动系统按预先所规定的顺序自动操作运营。4.4

重油低压间歇循环催化裂解制气4.4.1

本条规定了重油的质量规定。我国虽然规定了商品重油的各种牌号及质量标准，但实际供应的重油质量不稳定，有时甚至是几种不同油品的混合物。为了满足工艺生产的规定，本条文中针对作为裂解原料的重油规定了几项必要的质量指标规定。对条文的规定分别说明如下：1

碳氢比(C／H)指标：绝大多数厂所用重油的C／H指标都在7.5以下，C／H越低，产气率越高，越适合作为制气原料。根据上述情况，作出“C／H宜小于7.5”的规定。2

残炭指标：残炭量的大小决定积炭量的多少，假如积炭量多就会减少催化剂的效果，并提高焦油产品中游离碳的含量，导致解决上的困难。一般说来残碳值比较低的重油适宜于造气。故对残炭的上限值有所限制，规定了“小于12%”的指标规定。4.4.2

拟定原料油储存量的因素较多，总的来说要根据原料油的供应情况、运送方式、运距以及用油的不均衡性等条件进行综合分析后拟定。炼油厂的检修期一般为15d左右，在这一期间制气厂的原料用油只能由自己的储存能力来解决。储存能力的大小既要考虑满足生产需要，又要考虑占地与基建投资的节约。综合以上因素，拟定为：“一般按15～20d的用油量计算”。4.4.3

本条规定了工艺和炉型的选择规定。重油催化裂解制气工艺所生产的油制气组分与煤干馏制取的城市燃气组分较为接近，可适应目前使用的煤干馏气灶具。且由于催化裂解制气的产气量较大，粗苯质量较好，所以经济效果也是比较好的。此外，副产焦油含水较低，这对综合运用提供了有利条件。因此用于城市燃气的生产应采用催化裂解制气工艺。采用催化裂解制气工艺时，规定催化剂床温度均匀，上下层温度差应在±100℃范围内，不宜再大；同时规定催化剂表面尽量少积炭，以防止局部温度升高；也不允许温度低的蒸汽直接与催化剂接触。以上这些规定是一般单、双筒炉难以达成的，而三筒炉则容易满足。4.4.4

本条规定了重油低压间歇循环催化裂解制气工艺重要设计参数。1

反映器的液体空间速度。反映器液体空间速度的选取对拟定炉体的大小有着直接关系。催化裂解炉实际液体空间速度与工艺计算选用的液体空间速度一般相